МОДЕЛИРОВАНИЕ ДВУХМАССОВЫХ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ЗАЗОРА В КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАЧЕ

Тищенко А.А., студент 5-го курса, Толочко О.И., к.т.н., доц.
Донецкий государственный технический университет
toi@elf.dgtu.donetsk.ua

Многие электромеханические системы исполнительный механизм-двигатель могут быть представлены в виде двух сосредоточенных масс с моментами инерции J1, J2, связанных между собой безынерционной упруго-вязкой кинематической передачей с коэффициентом упругости c12, коэффициентом вязкого трения b12 и зазором d, обусловленным неточностью изготовления или износом узлов передачи [1].
Структурная схема такой двухмассовой электромеханической системы (ДЭМС) без учета моментов сухого трения, воздействующих на сосредоточенные массы, представлена на рис. 1, где обозначены w1, w2 – угловые скорости двигателя и механизма, M – электромагнитный момент двигателя, MC – момент сопротивления механизма, MУ, MВ и M12 – упругий, вязкий и упруго-вязкий моменты, Dw, Dj – скорость и угол скручивания передачи (все величины и параметры механизма и кинематической передачи приведены к валу двигателя). Типовая нелинейность "зона нечувствительности" моделирует зазор в передаче, обеспечивая наличие упругого и вязкого моментов только после выбора зазора: ïDj0+Djï³d/2, где ïDj0ï£d/2 – начальное значение координаты Dj.


Рисунок 1

Существенным недостатком этой структуры является наличие звена чистого дифференцирования, которое не может быть исключено из модели простым переносом параллельной связи на вход интегратора, как это делается при отсутствии зазора в передаче. Этого недостатка лишена предлагаемая модель ДЭМС, представленная на рис. 2. Исключение операции чистого дифференцирования здесь оказалось возможным за счет включения следующих нелинейных звеньев: выделение модуля, знаковая функция и блок умножения. Эти звенья легко реализуются как на аналоговых, так и на цифровых вычислительных машинах и не вносят погрешностей, связанных с численным дифференцированием или заменой идеального дифференцирования реальным (включением апериодического звена с постоянной времени, намного меньшей постоянной времени дифференцирования).


Рисунок 2

Моделирование на ЭВМ в среде приложения Simulink пакета Matlab показало идентичность динамических свойств рассматриваемых моделей (рис. 1 и 2). На рис. 3 показаны графики переходных процессов в системе рис. 2 при d=1° (MН – номинальный момент двигателя).


Рисунок 3

ЛИТЕРАТУРА

  1. Башарин А. В., Новиков В. А., Соколовский Г. Г. Управление электроприводами: Учебное пособие для вузов. – Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. - 392 с.
Ольга Толочко, Артем Тищенко. Моделирование двухмассовых электромеханических систем с учетом зазора в кинематической передаче / Тези доповідей міжнародної науково-технічної конференції, м. Львів, 1999. - с. 265-266.
НАЗАД НА ПУБЛИКАЦИИ
© Тищенко А.А., 2000.